陶京瑞 頓玲露 盧昌均 周哲屹

(1 廣西中醫(yī)藥大學研究生院，南寧市 530000，電子郵箱：1378228239@qq.com；2 廣西中醫(yī)藥大學第三附屬醫(yī)院腦病科，柳州市 545000)

【提要】 多發(fā)性硬化(MS)是以中樞神經系統白質炎性脫髓鞘病變?yōu)橹饕攸c的自身免疫性疾病，具有發(fā)病率高、致殘率高、復發(fā)率高的特點。目前對MS的發(fā)病機制尚未完全明確，同時也缺乏有效的治療手段，但隨著社會對該病的重視，相關研究也得到很大的發(fā)展；人體腸道內有數萬億微生物，在維持宿主健康方面起著重要作用。近期研究發(fā)現，改善MS患者失調的腸道菌群可以改善機體免疫調節(jié)及免疫抑制。本文就MS與腸道菌群的關系研究進展進行綜述。

多發(fā)性硬化(multiple sclerosis,MS)可導致癱瘓、失明、認知功能障礙等，是一種嚴重的終身進行性致殘性中樞神經系統疾病，好發(fā)于青壯年，女性多于男性，男女患病率比率為1 ∶1.5～1 ∶2[1]。據統計，在患病人群中，有20%的患者會喪失工作能力，13%的患者有自殺傾向，MS已成為中青年人群中僅次于創(chuàng)傷性疾病的致殘主要原因[2]。MS治療周期長、難度大，每名MS患者的年醫(yī)療費用從2011年的45 471美元增加到2015年的 62 500美元，平均年增長率為 8.3%，成為繼炎性疾病、糖尿病和癌癥之后的第四大醫(yī)療費用最昂貴的疾病，對家庭及社會造成嚴重危害[3]。目前MS的發(fā)病機制尚未完全明確，很可能是多因素綜合作用的結果。研究發(fā)現，MS患者攜帶的易感基因與環(huán)境中某些因素的相互影響對發(fā)病起著重要作用[4]。腸道菌群數目多、種類繁，在人體生理活動中扮演著重要角色，對人體各個系統有不同程度的影響。越來越多的研究表明，腸道菌群在MS的發(fā)病過程中起著重要作用，研究如何通過改善腸道菌群進而防治MS，可為臨床上防治MS提供新的思路和作用靶點，對改善患病人群的生活質量具有十分重要的意義。本文根據近年來的研究報告對MS與腸道菌群的關系進行綜述，為從腸道菌群的角度防治MS提供理論和實驗依據。

1 腸道菌群概述

腸道菌群是指寄居在人體腸道內數量龐大的微生物群，由近1 000萬億個微生物組成，腸道微生物群基因是人體基因數量的250～800倍，有“人體的第二大基因組”之稱[5]。腸道內數量最多的是專性厭氧菌，具有促進營養(yǎng)物質合成及消化吸收、抗感染等作用。正常情況下，腸道菌群與宿主之間形成長期共生關系，二者維持著動態(tài)平衡，對人體免疫、代謝等都起著重要作用。當菌群數量、種類發(fā)生變化時，人體內環(huán)境的穩(wěn)態(tài)會被打破。激素、抗生素、免疫抑制劑的使用、不合理的飲食攝入等都會影響腸道菌群的平衡，其中長期使用廣譜抗生素是腸道菌群失衡最常見的原因[6]。腸道菌群對于促進人體發(fā)育和維持內環(huán)境穩(wěn)態(tài)有著重要意義。

2 腸道菌群與MS

2.1 微生物-腦-腸軸 腦-腸軸是連接大腦與胃腸并由神經-內分泌系統介導的雙向調節(jié)軸[7]。腦-腸軸具有調節(jié)神經免疫和內分泌的功能，其結構主要包括中樞神經系統、自主神經系統、腸道內神經系統等，各系統共同調節(jié)著胃腸道和大腦的生理活動[8]。腸道菌群可以通過多途徑協同調節(jié)神經與胃腸功能，在大腦與腸道之間形成一個相互作用并發(fā)揮調控作用的軸，即微生物-腦-腸軸[9]。研究表明，在MS患者腸道內有包括厚壁菌門及擬桿菌門等細菌數量和種類的改變[10]。Ochoa-Repáraz等[11]發(fā)現，丁酸鹽與腸調節(jié)性T細胞(regulatory T cell,Treg)細胞分化、加強腸道黏膜壁的完整性有密切關系，而MS患者腸道內產丁酸鹽的糞便桿菌豐度明顯減少，因此，微生物-腦-腸軸功能紊亂與MS及多種疾病相關。

2.2 腸道菌群影響MS發(fā)生和發(fā)展的作用機制

2.2.1 腸道菌群影響Treg/Th17的平衡：在宿主的免疫調節(jié)系統中，CD4+T淋巴細胞作為中樞神經系統髓鞘抗原靶點，被認為與其他免疫效應物一起在免疫穩(wěn)態(tài)維持及宿主防御中扮演著重要角色，在MS發(fā)病機制中起著關鍵作用[12]。CD4+T細胞是腸道淋巴細胞中介導宿主保護以及穩(wěn)態(tài)反應的主要細胞群[13]。CD4+T細胞在腸道菌群的誘導下，可以分化成Treg、Th17等細胞亞群。Th17分泌的細胞因子白細胞介素(interleukin，IL)-17A、IL-17F、IL-22可誘導腸道上皮細胞產生緊密連接蛋白和抗菌肽，參與機體炎癥反應的發(fā)生。轉化生長因子(transforming growth factor，TGF)-β的表達水平影響著T細胞的分化，高表達水平的TGF-β可誘導適應性調節(jié)T細胞產生，而低表達水平的TGF-β可誘導T細胞向Th17分化[14]。Treg細胞可以產生IL-10、IL-2、IL-35等抗炎細胞因子，這些細胞因子可以與樹突狀細胞CD28配體相互作用，對腸道共生菌群起著免疫保護作用[15]。有研究證明，腸道菌群中的脆弱擬桿菌可以通過它的莢膜多糖A刺激CD4+T細胞膜表面Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)2表達誘導產生Treg細胞，從而促進有利于腸道乃至人體的免疫抑制[16]。研究人員對MS患者體內的細菌進行分離鑒定發(fā)現，乙酸鈣不動桿菌及阿克曼菌是與MS顯著相關的特異性細菌[17]。大量研究表明，腸道菌群的數量和種類影響著Treg/Th17細胞平衡，Treg/Th17細胞平衡對人體腸道內外環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持起著重要的作用，而Treg/Th17細胞失衡是MS的主要病理因素[18]。因此，腸道菌群影響著MS的發(fā)生。在MS患者體內，Treg/Th17細胞分化明顯偏移，參與炎癥及自身免疫性疾病發(fā)生的Th17細胞比例升高，而參與自身免疫耐受調節(jié)的Treg細胞比例明顯下降[19-20]。

2.2.2 腸道菌群影響血腦屏障通透性：血腦屏障是指存在于腦毛細血管壁與神經膠質細胞形成的血漿與腦細胞之間的復雜細胞系統，由腦和脊髓毛細血管內皮細胞和各種血管周圍細胞構成。Braniste等[21]發(fā)現，包括短鏈脂肪酸在內的一些腸道菌群可通過上調大腦內皮細胞緊密結合蛋白表達的方式來影響血腦屏障的通透性；他們將小鼠置于無菌環(huán)境中，發(fā)現其緊密連接蛋白處于低表達水平，血腦屏障通透性增加，給予一定干預措施后，在腸道菌群恢復至正常狀態(tài)下，血腦屏障的功能也恢復至正常水平。而血腦屏障作為機體的天然屏障，可以有效阻止大部分有害物質進入腦內，維持中樞神經組織內環(huán)境的相對穩(wěn)定。研究表明，當血腦屏障通透性增加時，機體內的免疫細胞和免疫因子將會隨著血液循環(huán)到達中樞，誘發(fā)中樞免疫應答紊亂，引發(fā)MS的病理改變[22]。因此腸道菌群也可能通過影響血腦屏障的通透性來影響MS的發(fā)生。

2.2.3 腸道菌群影響腸道屏障通透性：腸道屏障由化學屏障、機械屏障、免疫屏障、生物屏障共同構成。在正常情況下，這些腸道屏障共同阻擋腸道內如細菌、毒素等有害物質穿過腸黏膜進入宿主體內，維持內環(huán)境的穩(wěn)態(tài)，以保證人體的正常生理活動。腸道相關淋巴組織是與腸組織相關聯的淋巴組織，其所含的固有免疫細胞和獲得性免疫細胞可以通過識別微生物信號和特定抗原調節(jié)自身的抗炎以及促炎反應[23]。有研究表明，復發(fā)緩解型MS患者的腸道屏障通透性增加[24]。腸道菌群紊亂可引發(fā)MS患者腸道屏障功能受損，在一項研究中發(fā)現，當人體感染沙門氏菌后，其腸道黏膜固有層血管內皮細胞的質膜相關蛋白1異常表達，腸道通透性也會隨之增加[25]。腸道菌群作為腸道屏障的一部分，菌群紊亂時屏障被破壞，各種毒素及其代謝產物穿過屏障，引起機體免疫應答反應，可誘發(fā)MS及多種疾病的發(fā)生。

2.3 干預腸道菌群防治MS 腸道菌群的豐度及種類的改變影響著MS的發(fā)生和發(fā)展。益生菌是一類具有活性的微生物，作為“無毒的免疫調節(jié)劑”，大量補充可以改變腸道菌群的構成和功能，與治療MS的藥物聯用，可以提高療效[26]。有研究發(fā)現，將L.plantarum A7和B.animalis PTCC 1631混合制劑喂食實驗性自身免疫性腦脊髓炎小鼠后，EAE小鼠癥狀減輕，其作用機制與益生菌誘導抗炎因子(IL-4、IL-10、TGF-β)的分泌，抑制促炎因子(干擾素-γ、IL-17、IL-6、T盒子轉錄因子、維甲酸相關核孤兒受體)的產生相關[27]。每天給予MS患者口服由乳酸菌和雙歧桿菌菌株混合而成的益生菌12周后，可明顯改善MS患者的擴展殘疾狀況量表評分[28]。大量實驗證明，益生菌對改善中樞神經系統功能，抑制MS的發(fā)生和發(fā)展有著積極作用[29]。

另外，有研究表明運用糞菌移植(fecal microbiota transplantation，FMT)治療MS合并嚴重便秘，可以改善患者腸道功能[30]。Makkawi等[31]發(fā)現MS患者接受FMT治療后其擴展殘疾狀況量表評分得到改善。FMT作為微生物靶向治療，有相對較高的安全性、耐受性和優(yōu)越性，對于MS的治療具有很大的潛力，采用FMT方法重建腸道菌群為MS等疾病的治療提供了新的思路[32]。

維生素D是人體重要的微量元素，在調節(jié)免疫系統功能、防治MS中發(fā)揮著重要作用。維生素D的缺乏可誘導腸道內產生叉頭/翼狀螺旋轉錄因子3+Tregs細胞，導致免疫反應改變，腸道菌群發(fā)生紊亂[33]。Munger等[34]對超過18 700例健康女性進行前瞻性研究，結果提示維生素D攝入量可影響MS的發(fā)病率，相比于飲食中維生素D攝入量低的女性，維生素D攝入量較高的女性(約700 IU/d)MS的發(fā)病率降低了33%。因此，補充維生素D在預防和逆轉MS中起著重要作用，可能與其可以影響腸道菌群有關。

有研究表明，發(fā)病期間合理應用抗生素可以調節(jié)腸道菌群，對于延緩EAE的進展有著重要意義[35]。有研究發(fā)現，給予小鼠口服廣譜抗生素可以增加調節(jié)性CD5+B淋巴細胞數量，降低EAE的易感性[35]。此外，適量的運動、合理的飲食等均可有效維持腸道菌群的穩(wěn)定狀態(tài)，對MS的發(fā)生和發(fā)展有積極的防治作用[36]。

3 小 結

MS的發(fā)生是多因素作用的結果，感染、維生素D缺乏、吸煙、熬夜等都是影響MS發(fā)生的危險因素[37]。目前MS的病因及發(fā)病機制尚未完全清楚，腸道菌群的改變可在多個層面上影響MS的發(fā)展，如影響Treg/Th17細胞平衡、血腦屏障通透性、腸道屏障通透性等。通過調節(jié)腸道菌群來防治MS，已成為研究熱點。腸道菌群的穩(wěn)定對于改善局部腸道功能以及調節(jié)全身內環(huán)境穩(wěn)態(tài)有重要作用。雖然干預腸道菌群類藥物在EAE動物模型中的運用研究有了一定的進展，但目前仍停留在動物實驗研究上，尚缺乏大量臨床研究的證據。深入研究腸道菌群與MS的關系，有助于探索MS的防治策略，為靶向腸道菌群防治MS提供新的研究思路。